焦炉煤气是一种可燃气体,主要成分包括氢气、甲烷、一氧化碳等,其中还含有少量的含硫物质,如硫化氢、硫醇、硫醚、羰基硫等。即使这些含硫物质含量较低,但是在燃烧时仍会排放出二氧化硫等有害气体,对环境造成污染。因此,必须对焦炉煤气中的含硫物质进行有效的脱硫处理,以保证煤气的质量和环保要求。本文将介绍焦炉煤气含硫介绍、脱硫原理、方法及其设备防腐。

一、焦炉煤气

焦炉煤气是炼焦过程产生的一种可燃气体,其主要成分包括甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳等。在钢铁、陶瓷、玻璃等行业,焦炉煤气被广泛用作加热炉的燃料,通过燃烧产生热量来满足工艺需要。

焦炉煤气也可以作为化工原料,用于生产各种化学物质,如制氢、氨、尿素、甲醇等。这些化学物质是国民经济的重要基础,也是人们日常生活中不可或缺的。利用焦炉煤气作为原料生产这些化学品,不仅有利于资源的综合利用,也有利于环境保护。

二、煤气中硫化物组成

煤气中的硫化物按其化合态可分为两大类:无机硫化物和有机硫化物。其中无机硫以硫化氢(H2S)为主,约占总硫的15%,此外有少量的SO2;有机硫以羰基硫(COS)为主,约占总硫的80%,此外有少量的二硫化碳(CS2),以及硫醇(RSH)、硫醚(RSR′)、二硫醚(RSSR′)、噻吩(C4H4S)约占总硫的5%等。

因此,煤气脱硫过程主要脱除煤气中的有机硫和硫化氢。

羰基硫又称氧硫化碳、硫化羰,通常状态下为有臭鸡蛋气味的无色气体。它是一个结构上与二硫化碳和二氧化碳类似的无机碳化合物,气态的COS分子为直线型,一个碳原子以两个双键分别与氧原子和硫原子相连。羰基硫性质稳定,但会与氧化剂强烈反应,水分存在时也会腐蚀金属。羰基硫可燃、有毒,易使人对其浓度产生低估。

硫化氢在常温下是一种带刺鼻臭味的无色气体,其密度为1.59kg/m,致死浓度为0.1%。硫化氢严重腐蚀输气管道和设备,可导致催化剂中毒,可增加液态溶剂的黏度增大动力消耗。

煤气中的硫化物含量较高,总硫多在-(mg/m)范围内,个别情况下可达到00mg/m以上。不经处理直接燃烧,外排气中的SO2在mg/m以上,甚至超过0mg/m,严重超标。

硫化氢在常温下是一种带刺鼻臭味的无色气体,其密度为1.59kg/m,致死浓度为0.1%。硫化氢严重腐蚀输气管道和设备,可导致催化剂中毒,可增加液态溶剂的黏度增大动力消耗。

煤气中的硫化物含量较高,总硫多在-(mg/m)范围内,个别情况下可达到00mg/m以上。不经处理直接燃烧,外排气中的SO2在mg/m以上,甚至超过0mg/m,严重超标。

三、脱硫原理

焦炉煤气脱硫可以分为两大类:干法脱硫和湿法脱硫。

.1干法脱硫

干法脱硫是一种古老的煤气脱硫方法。这种方法的工艺和设备简单,操作和维修比较容易。但该法为间歇操作,占地面积大,脱硫剂的更换和再生工作的劳动强度较大。通常是以氢氧化铁为脱硫剂,当焦炉煤气通过脱硫剂时,煤气中的硫化氢与氢氧化铁接触,生成硫化铁,这是吸收反应。硫化铁与煤气中氧接触,在有水分的条件下,硫化铁转化为氢氧化铁并析出单质硫,这是再生反应。干法脱硫的过程就是吸收反应和再生反应的多次循环。

Fe2O+H2S+4H+=2Fe2++S+H2O

H2S+2Fe(OH)=Fe2S+6H2O

.2湿法脱硫

目前,国内焦化厂通常采用湿法脱硫,而湿法脱硫又分为吸收法和氧化法,氧化法脱硫是对吸收法脱硫的改进和完善,是脱硫工艺更流畅,脱硫效果进一步提高。

.2.1吸收法

吸收法脱硫脱氰是以碱性溶液作为吸收剂,吸收煤气中的硫化氢和氰化氢,然后用加热气提的方法将酸性气体从吸收液中解吸出来,用以制造硫磺或硫酸,吸收剂冷却后循环使用。吸收法按所用吸收剂的不同分为氨水法(A.S法)、真空碳酸盐法(V.A.S.C法)、单乙醇胺法(索尔菲班法)三种。

H2S+2NH·H2O→(NH4)2S+2H2O

H2S+Na2CO→NaHS+NaHCO

HCN+Na2CO→NaCN+NaHCO

CO2+Na2CO→2NaHCO

.2.2氧化法

氧化法脱硫脱氰是以含有氧化催化剂的碱性溶液作为吸收剂,吸收煤气中的硫化氢和氰化氢,再在催化剂作用下析出元素硫。吸收液用空气氧化法再生后循环使用。氧化法按催化剂的不同,分为砷碱法、萘醌二磺酸法(塔—希法T.H)、苦味酸法(F.R.C法)、蒽醌二磺酸法(改良A.D.A法)、对苯二酚法、H.P.F法。

NH4OH+H2S→NH4HS+H2O

NH.H2O+H2S→(NH4)2S+H2O

NH4OH+HCN→NH4CN+H2O

(NH4)2Sx+NH4OH+O2→(NH4)2Sx-1+(NH4)2SO

(NH4)2SO+(NH4)2Sx→(NH4)2S2O+(NH4)2Sx-1

NH4HS+1/2O2→NH4OH+S↓

NH4HS+O2→(NH4)2S2O+H2O

S+O2+NH4OH→(NH4)2SO4+H2O

NH4CN+S→NH4SCN

四、脱硫设备腐蚀

脱硫设备的腐蚀原因有多种,通常情况下,焦炉煤气脱硫设备的腐蚀主要来自于以下几个方面:

1、化学腐蚀

焦炉煤气中含有大量的H2S、SO2、HCl、HF等腐蚀性气体,这些气体在设备运行过程中会与金属表面发生化学反应,生成硫化物、氯化物、氟化物等腐蚀产物,导致设备腐蚀。2.电化学腐蚀由于焦炉煤气中含有水蒸气和氧气等电解质,这些电解质的存在会促使金属表面形成原电池,发生电化学腐蚀。特别是在脱硫设备中,由于溶液的循环和搅拌作用,会加剧电化学腐蚀。.机械应力和热应力腐蚀焦炉煤气脱硫设备在运行过程中会受到机械应力和热应力的作用,这些应力会导致金属表面产生裂纹和疲劳断裂,从而加剧设备的腐蚀。

五、焦炉煤气脱硫设备的防腐蚀应对措施

为了减少焦炉煤气脱硫设备的腐蚀,可以采取以下措施:1.选择耐腐蚀材料由于焦炉煤气脱硫设备的腐蚀主要来自于H2S、SO2等腐蚀性气体,因此可以选择耐腐蚀材料来制造设备。例如不锈钢、合金材料、高分子材料等等。2.增加防腐涂层在焦炉煤气脱硫设备的表面增加防腐涂层是一种有效的防腐措施。防腐涂层可以隔离设备表面与腐蚀性气体的接触,从而减少化学腐蚀和电化学腐蚀的发生。同时,涂层还可以起到缓冲机械应力和热应力的作用,减少设备的疲劳断裂和裂纹的产生。常用的有脱硫专用防腐涂料、耐酸碱防腐涂料、耐氟酸涂料等等。

.加强设备结构设计在焦炉煤气脱硫设备的设计过程中,应该充分考虑设备的结构,尽量避免设备内部出现死角、缝隙等问题,以减少腐蚀介质的滞留和积聚。同时,应该合理设计设备的溶液循环和搅拌系统,以减少溶液对设备内部的冲击和磨损。4.控制工艺参数在焦炉煤气脱硫设备的运行过程中,应该合理控制工艺参数,如溶液的pH值、温度、压力等,以减少腐蚀性气体的产生和设备的腐蚀。同时,应该定期检查设备的运行情况,及时发现并处理设备存在的异常情况。



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